فیلم آموزش سخت افزار ماژول های SIM800 – جلسۀ 2 آموزش SIM800

فیلم آموزش سخت افزار ماژول های SIM800، جلسۀ دوم فیلم آموزش ماژول های SIM800 است. در نسخه های قبلی آموزش SIM800 یوبرد، مقدمۀ آموزش و مباحث آموزش طراحی سخت افزار برای SIM800 را در جلسۀ اول ارائه کرده بودیم. در ویرایش جدید، یک جلسۀ جدا برای نکات طراحی برد صنعتی SIM800 در نظر گرفته ایم. موضوع اصلی فیلم آموزش سخت افزار ماژول های SIM800، بررسی نکات طراحی سخت افزار SIM800 و نکات طراحی شماتیک برای ماژول های SIM800 است. هدف این جلسه این است که خود بتوانیم یک PCB قابل اعتماد برای ماژول های SIM800 طراحی کنیم. بنابراین می توان گفت این جلسه به نوعی آموزش طراحی PCB برای SIM800 است. منظور از ماژول های SIM800، ماژول های دسته بندی 2G سایت SIMCOM است که با ابتدای نام SIM8xx هستند. این دسته بندی اکنون (دی 1400) شامل ماژول SIM808، ماژول SIM800C، ماژول SIM868E، ماژول SIM868، ماژول SIM800، ماژول SIM800H، ماژول SIM800F و ماژول SIM800C-DS می شود. در این جلسه علاوه بر مباحث آموزش طراحی سخت افزار ماژول های SIM800، به مباحث دیگری نیز می پردازیم. که آنها را در ادامه بیان می کنیم. منظور ما از سخت افزار SIM800، برد مدار چاپی است که می خواهیم ماژول SIM800 را روی آن مونتاژ کنیم. این برد مدار چاپی می تواند فقط شامل یک ماژول SIM800 باشد. یا این که سخت افزاری شامل یک ماژول SIM800 و المان های دیگر مثل میکروکنترلر و … باشد. در تصویر زیر یک GSM controller را که شامل ماژول SIM800C، میکروکنترلر AVR، کی پد، LCD، رله، سنسور دما و رطوبت و … است، مشاهده می کنید. میکروکنترلر ATmega128A زیر LCD است. ماژول های SIM800 از جنبه های مختلف، حساس هستند و باید یک PCB مطمئن برای آنها طراحی شود. در غیر این صورت به درستی کار نخواهند کرد. برای مثال اگر مسیرهای تغذیۀ ماژول، ضخامت کافی نداشته باشند، ماژول در هنگام تبادل داده خاموش یا ریست می شود. یا این که اگر مسیر آنتن های آن به درستی ترسیم نشوند، نویز می تواند به سیگنال اصلی اضافه شود. واحدهای داخلی ماژول های SIM800، هر یک مدارات خاص خود را دارند که باید با دقت طراحی شوند. در این جلسه دربارۀ مدارات لازم برای راه اندازی ماژول های SIM800 و طراحی PCB مناسب برای آنها صحبت می کنیم.

تصویر 1 – سخت افزار یک GSM controller با ماژول SIM800C و میکروکنترلر AVR

سرفصل های فیلم آموزش سخت افزار ماژول های SIM800

موضوعات مورد بحث آموزش طراحی سخت افزار SIM800 عبارتند از:

• پایه های ماژول SIM800: در این بخش به طور کلی پایه های ماژول SIM808 و واحدهای داخلی آن را بررسی می کنیم. پایه های زمین و VBAT و VDD_EXT و PWRKEY و RESET و پایه های مربوط به واحدهای داخلی و پایه های دیگر.
• معرفی واحدهای داخلی SIM800: در این بخش به واحد RTC و واحدهای صوتی (میکروفن و اسپیکر)، واحد ADC، واحد USB، واحد شارژر، واحد سیم کارت، واحد GPS، واحد پروتکل I2C، واحد PWM، واحد GPIO، واحد PCM، واحد بلوتوث و واحد کی پد می پردازیم.
• مدار تغذیه و ریست: در این بخش تأمین منبع تغذیۀ ماژول SIM808، قطعات مورد نیاز متصل به پایۀ VBAT و مدار تغذیۀ ماژول با رگولاتورهای MIC29302 و LM2576 و LM2596 را با نکات و ملاحظات آنها بررسی می کنیم. مباحث دیگر این بخش مدار و عملکرد پایۀ PWRKEY، پایۀ VDD_EXT، سطح ولتاژ صفر و یک دیجیتال، حداقل پهنای ترک تغذیه و مانیتور منبع تغذیه هستند.
• خاموش و روشن کردن: روشن کردن ماژول، روش های خاموش کردن آن، شرایطی که باعث خاموش شدن خودکار ماژول می شوند و Reset، مباحث این بخش هستند.
• مدهای مصرف توان: در این بخش برای مدهای مصرف توان، آنچه را که مربوط به سخت افزار است، توضیح می دهیم.
• دیودهای TVS: در این بخش به مبحث ESD و حفاظت در برابر ESD و مبحث دیود TVS می پردازیم. لزوم استفاده از دیود TVS، تفاوت دیود TVS با دیود زنر و دیودهای TVS در سخت افزار SIM808 و عملکرد آنها، مباحث دیگر این بخش هستند.
• استفاده از باتری: مباحث این بخش باتری و مدار شارژر باتری ماژول های SIM800، پایۀ VBUS، نوع و ویژگی های باتری مورد استفاده، تغذیۀ سخت افزارهای SIM800 قابل حمل و نحوه شارژ کردن باتری توسط ماژول های SIM800 و تغذیۀ بک آپ واحد RTC و مدارات آن هستند.
• بررسی واحدهای داخلی و مدارات مورد نیاز آنها: در این بخش موضاعتی مثل واحدهای USART ماژول SIM808 و SIM800C و وجود یا عدم وجود قابلیت Handshaking در آنها، سطح ولتاژ High و Low پایه های پورت سریال و ملاحظات سخت افزاری آن، مدارات مبدل سطح ولتاژ برای ارتباط سریال، مبدل USB به سریال CP2102، پایۀ RI و عملکرد آن، واحد USB و مدارات آن، مدارات مورد نیاز میکروفن و اسپیکر، مدار سیم کارت، واحد PCM، واحد LCD display/SPI interface، واحد SD card interface، واحد کی پد، واحد I2C، واحد GPIO، واحد ADC، واحد PWM، پایه های Net light و Status و آنتن GSM و مدار و نکات مربوط به مسیر آن را تشریح می کنیم. (درایور مبدل CP2102)

تصویر 2 – آموزش ماژول SIM800، نمونه مدار اتصال سیم کارت های 8 پایه به ماژول های SIM800

• نکات طراحی PCB صنعتی SIM800: در این بخش به نکاتی که باید در طراحی PCB رعایت شوند، می پردازیم. نکاتی مثل مکان قرار گیری المان ها، ترسیم مسیرهای تغذیه و زمین، ترسیم ترک های آنتن، جدا کردن مسیرهای آنالوگ از دیجیتال، مکان قرار گیری خازن های روی پایۀ VBAT، متصل کردن باتری، پهنای مسیر تغذیه و زمین و مشخصات وایاهای روی آنها، زمین آنتن ها و نحوۀ ترسیم آن، رعایت تقسیم ستاره در PCB، ترسیم ترک آنتن، مکان قرار گیری بخش های مختلف PCB و جدا کردن زمین و تغذیۀ آنالوگ از دیجیتال. (محاسبه پهنای مسیر در PCB)
• مونتاژ یک ماژول SIM800C: در این بخش یک ماژول SIM800C را روی یک PCB مونتاژ می کنیم و نکات و الزامات استاندارد IPC مربوط به آن را بیان می کنیم.

موضوعات مورد بحث فیلم آموزش سخت افزار ماژول های SIM800 را با ذکر جزئیات مربوط به هر بخش تشریح می کنیم. به طوری که دانش پذیر پس از آن می تواند طراحی شماتیک برای ماژول های SIM800 و طراحی برد صنعتی SIM800 را یاد بگیرد.

پیش نمایش – معرفی پایه های ماژول SIM808